Plataforma de suporte a uma aprendizagem personalizada ... · individualização do ensino e o registo e monotorização da aprendizagem de um aluno do 1.º ciclo, como caso de teste

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

Plataforma de suporte a uma

aprendizagem personalizada integrando

Recursos Educativos Digitais

João Vilas Lages Anhas

Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação

Orientador: Doutor António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho (Prof. Auxiliar)

Julho de 2014

© João Vilas Lages Anhas, 2014

Plataforma de suporte a uma aprendizagem

personalizada integrando Recursos Educativos Digitais

João Vilas Lages Anhas

Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação

Aprovado em provas públicas pelo Júri:

Presidente: Doutor Jorge Alves da Siva (Prof. Auxiliar)

Vogal Externo: Doutor Leonel Caseiro Morgado (Prof. Auxiliar com Agregação)

Orientador: Doutor António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho (Prof. Auxiliar)

____________________________________________________

16 de Julho de 2010

Resumo

Atualmente, é muito importante que o processo de aprendizagem das crianças, em idade

escolar, se prolongue das aulas para casa. No entanto, o tempo que estas passam na escola é cada

vez maior, reduzindo o tempo que podem dedicar a atividades lúdicas. É por isso necessário que

o trabalho realizado em casa seja de alguma forma divertido e motivador.

Nesta dissertação foi identificada uma solução para a criação de jogos digitais, que neste

caso vai integrar recursos educativos. Esta solução integra também uma plataforma que permite

a gestão de recursos educativos, isto é, permite controlar os registos da utilização destes recursos

por parte das crianças.

Esta plataforma adapta-se ao nível de conhecimento de cada criança, criando um percurso

de aprendizagem distinto que se adaptará às suas necessidades. A base desta funcionalidade é a

utilização de métricas de aprendizagem (learning analytics), com o objetivo de criar percursos

individuais de aprendizagem para cada criança, assim como, o de permitir aos professores fazer

análises mais profundas do desempenho de uma turma ou verificar se há algum tópico em

particular que apresenta maior dificuldade e que deva ser reforçado.

Foi ainda integrada nesta solução uma estratégia de gamification com o objetivo de motivar

e incentivar as crianças a participarem na plataforma. Para isto foi criada uma mascote que terá

que ser cuidada pela criança. Esta mascote interage ainda com a criança incentivando-a ao estudo

nas áreas onde esta tenha mais dificuldades.

Pretende-se assim, de uma forma divertida e motivadora, dar às crianças um espaço para

reverem e consolidarem os seus conhecimentos. A validação da solução foi realizada com um

estudo de caso sobre a preparação para as Provas Finais do 1.º ciclo.

Abstract

Currently, it’s very important that the learning process of children in school age is extended

from school to home. However, the time children spend in school is increasing, reducing the time

they can devote to leisure activities. Therefore, it is necessary that the work done at home is

somehow fun and motivating.

In this dissertation it was identified a solution for the creation of digital games which, in this

case, will integrate educational resources. This solution also integrates a platform that enables the

management of educational resources, allowing to control the registers of the use of this resources

by children.

This platform adapts to the level of knowledge of each child by creating a distinct lerning

pathway adapted to their needs. The basis of this feature is the use of learning metrics (learning

analytics) that aim to create individual learning paths for each child and also allow teachers to do

more in-depth analysis of the performance of a class or check if there is any particular topic that

is more difficult and should be strengthened.

It was also integrated in this solution a gamification strategy aiming to motivate and

encourage children to participate in the platform. For this purpose it was created a mascot that

will have to be cared for by the child. This mascot interacts with the child by encouraging the

study of areas that may present more difficulties.

The aim is to give children a space to review and consolidate their knowledge in a fun and

motivating way. The validation of the solution was performed with a case study on preparing for

final exams of elementary school.

Agradecimentos

Começo por agradecer ao meu orientador Professor António Coelho, pela disponibilidade

que sempre apresentou em me auxiliar em todas as fases desta dissertação.

Agradeço também ao diretor geral da Lusoinfo Multimédia®, Carlos Moreira, pela

oportunidade de realizar esta dissertação e pela sua disponibilidade em todos os momentos, assim

como a todos os profissionais que trabalham na Lusoinfo pelo apoio e ajuda.

À minha família, por estarem sempre presentes em todas as fases da minha vida e pelo apoio

incondicional.

À Vera, obrigado pelo amor, carinho e paciência. Obrigado por toda a ajuda durante todos

estes anos.

Aos amigos e colegas, que me acompanharam ao longo deste percurso académico.

João Anhas

Conteúdo

1 Introdução ................................................................................................................... 1

1.1 Enquadramento ............................................................................... 1

1.2 Problema ......................................................................................... 2

1.3 Objetivos e Motivação .................................................................... 3

1.4 Metodologia .................................................................................... 4

1.5 Estrutura do Documento ................................................................. 4

2 Revisão Bibliográfica .................................................................................................. 5

2.1 Gamification ................................................................................... 5

2.1.1 Gamification na educação ............................................................... 7

2.2 Learning Analytics (LA).................................................................. 8

2.3 Seleção da tecnologia ................................................................... 10

2.3.1 Construct 2 ................................................................................... 11

3 Plataforma de suporte a uma aprendizagem personalizada .................................. 13

3.1 Especificação dos requisitos ......................................................... 13

3.2 Arquitetura da solução .................................................................. 14

3.2.1 Arquitetura da base dados ............................................................. 14

3.2.2 Métodos da API ............................................................................ 17

3.2.3 Análise dos dados – Gráficos gerados........................................... 18

4 Aplicação de preparação para os exames de 4º ano ................................................ 21

4.1 Mascote virtual ............................................................................. 22

4.2 Interação com a API ..................................................................... 23

4.3 Jogos desenvolvidos ..................................................................... 24

4.4 Conceitos da aplicação de Gamification ....................................... 25

4.5 Detalhes da aplicação.................................................................... 28

4.5.1 Tipos de recursos educativos digitais ............................................ 28

4.5.2 Notificações .................................................................................. 32

4.6 Demonstração ............................................................................... 33

5 Conclusão e Trabalho Futuro ................................................................................... 38

Anexo A: Troféus ......................................................................................................... 41

A.1 ID 1 ............................................................................................... 41

A.2 ID 2 ............................................................................................... 41

A.3 ID 3 ............................................................................................... 42

A.4 ID 4 ............................................................................................... 42

A.5 ID 5 ............................................................................................... 43

A.6 ID 6 ............................................................................................... 43

Anexo B: Moedas.......................................................................................................... 45

Anexo C: Variação dos indicadores ............................................................................ 46

C.1 Fome ............................................................................................. 46

C.2 Felicidade ..................................................................................... 46

C.3 Estudo ........................................................................................... 47

Referências...................................................................................................................... 49

xiii

Lista de Figuras

Figura 1: Exemplo utilização Construct 2 12

Figura 2: Exemplo do ecrã de eventos 12

Figura 3: Visão geral 14

Figura 4: UML 16

Figura 5: Exemplo de pedido à API 17

Figura 6: Desempenho de um aluno por conteúdo (percentagem de respostas certas) 18

Figura 7: Desempenho de um aluno por conteúdo (número repostas certas/erradas) 19

Figura 8: Desempenho de uma turma 19

Figura 9: Desempenho da turma numa área específica 20

Figura 10: Desempenho dos alunos de cada professor 20

Figura 11: Ecrã da mascote virtual 22

Figura 12: Barra de indicadores 23

Figura 13: Notificação de sugestão de estudo 24

Figura 14: Ecrã Jogo 1 24

Figura 29: Ecrã jogo 2 25

Figura 15: Exemplo representação das moedas 26

Figura 16: Ecrã dos troféus 26

Figura 17: Ecrã da loja 27

Figura 18: Ecrã tabela líderes de uma turma 27

Figura 19: Exemplo de exercício no XML 28

Figura 20: Ecrã tipo 1 29








Figura 28: Ecrã com notificação 33

xiv

Figura 30: Escolha do ano da prova 34

Figura 31: Resolução dos exercícios 34

Figura 32: Ecrã com resultado da prova 35

Figura 33: Ecrã de cozinha 35

Figura 34: Ecrã de praticar 36

Figura 35: Página completa de um aluno 37

xv

Lista de Gráficos

Gráfico 1 - Resultados das provas finais 1º ciclo - 2012/2013 (Sousa, Sampaio et al.

2013) 4

xvii

Lista de Tabelas

Tabela 1: Exemplos de elementos (Huang and Soman 2013) 6

Tabela 2: Comparação das diferentes tecnologias 11

xix

Abreviaturas e Símbolos

LA Learning Analytics

Adobe AIR Adobe Integrated Runtime

Capítulo 1

Introdução

Nesta dissertação apresenta-se uma solução de apoio ao ensino básico, onde é possível a

individualização do ensino e o registo e monotorização da aprendizagem de um aluno do 1.º ciclo,

como caso de teste foi criada uma aplicação multiplataformas que serve de preparação para os

exames do 4.º ano.

Esta secção está dividida em quatro partes. Inicialmente irá ser feito um enquadramento da

dissertação, que foi realizada em ambiente empresarial. De seguida, é explicado qual o problema

que esta se propõe resolver. Na sua sequência são apresentados os objetivos e a motivação para a

realização da mesma. É ainda apresentada a metodologia seguida. No final do capítulo é

apresentada uma descrição da estrutura do relatório.

1.1 Enquadramento

A dissertação foi proposta pela empresa Lusoinfo Multimédia®, sediada na Maia que

desenvolve conteúdos pedagógicos multimédia e presta serviços de apoio a concretização de

atividades em contextos educativos.

Um dos produtos lançados por esta empresa é uma aplicação multimédia onde os alunos tem

acesso a centenas de atividades que permitem rever conteúdos e consolidar aprendizagens. Este

produto tem a finalidade de preparar as crianças para as provas finais do 1.º ciclo.

Atualmente este produto esta disponível em formato digital, através de um DVD e de uma

aplicação para dispositivos móveis Android.

Introdução

2

A nível tecnológico este foi desenvolvido em Flash e para ser possível a sua utilização em

android, a empresa utiliza o Adobe AIR1.

1.2 Problema

Tendo em conta toda a evolução tecnológica de hoje em dia, surgiu então a necessidade de

elevar uma aplicação já existente a outro nível. Com a aplicação existente é possível aos alunos

resolver exercícios e provas oficiais do 1.º ciclo assim como praticar alguns conteúdos

específicos. Esta aplicação não apresenta nenhum tipo de interação entre as crianças e os dados

gerados por esta, por exemplo o desempenho de cada aluno nos mais diversos exercícios, não é

guardado.

Como já referido acima, a aplicação está implementada em Flash. Uma vez que esta

tecnologia não é suportada nativamente nos mais recentes sistemas móveis, surgiu também a

necessidade de arranjar uma alternativa. Alternativa esta que passou por encontrar uma tecnologia

que permitisse um desenvolvimento semelhante ao que é feito usando o Adobe Flash e que

possibilite uma portabilidade para as mais diversas plataformas, como por exemplo, os sistemas

Android, IOS, Windows Phone, Windows, MAC e Linux.

Outro dos problemas existentes é a falta de interesse de uma criança pelo seu

desenvolvimento a nível escolar, isto é, em casa uma criança passa a maior parte do seu tempo a

brincar, jogar, ver televisão, entre outros.

Assim, com estes 3 elementos, ou seja, a criação de uma plataforma online, o

desenvolvimento a pensar no futuro a nível tecnológico e a tentativa de motivar o aluno, surgem

algumas questões:

Como transpor para esta nova tecnologia todos os recursos interativos presentes na

aplicação tirando partido de todas as atividades já existentes?

Como motivar o aluno a participar no processo de aprendizagem?

Como criar um sistema para um ensino personalizado para cada criança, tendo em

conta as suas capacidades pedagógicas?

1 http://www.adobe.com/pt/products/air.html

Introdução

3

1.3 Objetivos e Motivação

Assim, depois de analisado o problema, o objetivo da dissertação é o desenvolvimento de

uma plataforma que possibilite a individualização do ensino para cada aluno, onde seja possível

criar e manter registos atualizados do seu trabalho. Desta forma, serão definidos percursos

personalizados de conteúdos em função do perfil individual da criança.

Através da criação e da manutenção dos registos atualizados do trabalho realizado pelos

alunos, torna-se possível o ensino individualizado e autónomo. Estes registos podem ser

visualizados a qualquer momento pelo professor, que poderá fazer análises do desempenho dos

alunos, do desempenho de uma turma, ou até do seu próprio desempenho, verificando por

exemplo, qual a área curricular em que os seus alunos mais se destacam e qual aquela em que

existem mais dificuldades.

Toda esta individualização e adaptação do ensino para cada aluno será obtida recorrendo a

métricas de learning analytics. Este conceito irá ser abordado e explicado mais à frente, onde será

também mostrado como irá ser aplicado nesta plataforma.

Por outro lado, existe também o objetivo de, com a nova tecnologia escolhida para substituir

o Flash, recriar a aplicação já existente incorporando nesta todas as alterações necessárias para

resolver os problemas identificados.

Outro objetivo desta dissertação é a criação, na nova aplicação, de um mecanismo que

motive o aluno a ter uma participação ativa no seu desenvolvimento pedagógico e na plataforma.

Para isto, irão ser aplicadas técnicas de gamification. Conceito este que também irá ser abordado

no próximo capítulo.

Se por um lado existe uma motivação tecnológica pela possibilidade de aplicar os dois

conceitos referidos acima, learning analytics e gamification, que utilizados em conjunto no

contexto do problema apresentado acrescentam um aspeto inovador à solução desenvolvida, por

outro existe uma motivação social. Cada vez mais existe pressão da sociedade para que as crianças

aprendam de forma mais eficaz para obtenção de uma formação mais sólida que posteriormente

promova uma maior qualificação profissional. É ao longo do 1º ciclo que estas adquirem as bases

necessárias para a sua futura formação. Assim, esta é uma área importante, uma vez que, é a base

de todo um percurso académico e uma intervenção precoce pode ter uma repercussão importante

no desenvolvimento e sucesso no futuro da criança.

No Gráfico 1 estão representados os resultados das provas finais do 1º ciclo do ano letivo

2012/2013. Podemos verificar que nas duas áreas mais importantes, apesar da maior percentagem

de resultados ser positiva, há uma grande parte de resultados que poderiam ser melhorados.

Introdução

4

1.4 Metodologia

Para a elaboração desta plataforma a metodologia a seguir foi dividida em cinco fases. A

primeira fase consistiu numa revisão bibliográfica sobre os temas envolvidos nesta dissertação.

De seguida foi feito um levantamento das funcionalidades assim como, uma especificação da

plataforma a desenvolver. Numa terceira fase foi realizado o desenvolvimento da plataforma

como um todo. De seguida foram elaboradas e desenvolvidas as estratégias de gamification e

learning analytics. Por fim, foram feitos alguns testes e foi redigida a documentação necessária

para a dissertação.

1.5 Estrutura do Documento

Para além da introdução, este relatório contém mais 4 capítulos. No capítulo 2, é descrito o

estado da arte e são apresentados trabalhos relacionados. No capítulo 3, é detalhado todo o

desenvolvimento da plataforma. O capítulo 4 é feita a descrição da aplicação desenvolvida como

demonstração das potencialidades da plataforma e ainda é uma demonstração de como interagem

todos os componentes desta dissertação. Por fim no capítulo 5, são feitas as conclusões, é feita

uma análise da resolução dos objetivos propostos e é analisado o trabalho futuro.

53%

68%

47%

32%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

Português Matemática

Positiva Negativa

Gráfico 1 - Resultados das provas finais 1º ciclo - 2012/2013 (Sousa,

Sampaio et al. 2013)

Revisão Bibliográfica

5

Capítulo 2


Ao longo deste capítulo será revisto o estado da arte das várias áreas abordadas na

dissertação. Numa primeira fase, é feita uma análise ao conceito gamification assim como a sua

aplicação na área da dissertação, a educação. É também analisado o conceito learning analytics.

Por fim, são apresentados alguns projetos que de alguma forma se identificam com a dissertação.

2.1 Gamification

Desde 2008 que foram feitas diferentes abordagens para definir o conceito gamification2

(Erenli 2012) mas, foi apenas a partir de 2010, que este conceito começou a merecer uma atenção

científica (Groh 2012). Segundo um relatório de pesquisa da Gartner em 2011, em 2015, mais de

50% das empresas que gerem processos de inovação irão aplicar gamification aos seus processos

(Gartner 2011). Este é um conceito que tem vindo a crescer em diversas áreas com tendência a

intensificar a sua importância. A gamification foi considerada uma tecnologia emergente e a ter

em conta que poderá vir a ser adotada nos próximos 2 a 3 anos, a par da impressão 3D (Johnson,

Adams Becker et al. 2014).

Uma das suas primeiras definições académicas apareceu em 2011, definida por Deterding:

“Gamification is the use of game elements in non-game contexts.” (Deterding, Khaled et al. 2011),

2 O nome mais correto em língua portuguesa seria “Ludificação” (derivado de ludus) mas o termo “Gamificação” tem

sido utilizado frequentemente em publicações em língua portuguesa. Desta forma manteve-se o termo em língua inglesa.


6

isto é, a utilização de elementos de jogo para a resolução de problemas em contextos que não

pressupõem o desenvolvimento de um jogo.

Os objetivos da sua aplicação são atingir altos níveis de motivação, mudar comportamentos

e estimular a inovação (Gartner 2011). Também Huang, refere que a gamification se está a tornar

uma tática popular para incentivar comportamentos específicos e aumentar a motivação e o

compromisso (Huang and Soman 2013).

Segundo Lee, a educação é uma área com elevado potencial para a aplicação deste conceito.

As escolas de hoje em dia enfrentam grandes problemas em torno da motivação e envolvimento

dos alunos (Lee and Hammer 2011).

Na Tabela 1, podemos ver diferentes elementos que podem ser aplicados numa plataforma

social. Estes podem classificados em elementos pessoais, que levam os alunos a se focarem na

competição com eles próprios e a reconhecerem os seus feitos. Por outro lado, existem os

elementos sociais que levam a uma interação competitiva ou de cooperação onde as suas

conquistas e o seu progresso é tornado público (Huang and Soman 2013).

Elementos pessoais Elementos sociais

Pontos Tabela líderes

Níveis Bens virtuais

Crachás Cooperação interativa

Bens virtuais Narrativa

Narrativa

Restrições de tempo

Estética

Tabela 1: Exemplos de elementos (Huang and Soman 2013)


7

2.1.1 Gamification na educação

Nesta secção são apresentados alguns exemplos onde este conceito está a ser aplicado na

área da educação:

Khan Academy3: Este é o exemplo de um website onde é possível aprender diversas

áreas como por exemplo, matemática, ciências, biologia, química, física,

humanidades, finanças, história entre outras. É possível realizar exercícios e rever

conceitos de todas as áreas disponíveis na plataforma. O conceito de gamification

está presente sob a forma de elementos pessoais e sociais. A parte dos elementos

pessoais está presente, uma vez que ao cumprir determinados objetivos o utilizador

recebe troféus e pontos. Estes dão-lhe acesso a tabelas de líderes onde são

comparados por exemplo com os diferentes alunos da turma, fazendo então

referência aos elementos sociais. Nesta plataforma é ainda possível visualizar

estatísticas de todos os exercícios e aulas assistidas, assim como por parte do

professor visualizar os dados e estatísticas de uma turma.

Edulify4: Esta é uma plataforma onde é possível gerir uma instituição de ensino,

sendo uma extensão desta. Tem como funcionalidades principais a possibilidade de

gerir a instituição, criar disciplinas para esta, compartilhar ficheiros, criar aulas

multimédia, criar exercícios para as aulas, entre outras. A gamification surge neste

caso como forma de motivação para os estudantes, como no exemplo anterior são

dados troféus por completar atividades, podendo estes ser comparados e partilhados

com a turma ou comunidade.

Duolingo 5: Este é o exemplo de uma plataforma, que está disponível em versão web

e em aplicativos moveis, e tem como objetivo ensinar diversos idiomas, português,

inglês, alemão, espanhol, entre outros. Tem também na gamification uma forma de

cativar e motivar os seus utilizadores. Os elementos da gamification surgem na

forma de pontos, que são acesso a diferentes níveis, que por sua vez desbloqueiam

conteúdos, e sob a forma de trofeus, que mais uma vez podem ser partilhados com

toda a comunidade.

3 https://pt.khanacademy.org/

4 https://edulify.com/

5 www.duolingo.com


8

Além destes existem muitos mais exemplos da aplicação de gamification a área da educação.

2.2 Learning Analytics (LA)

A primeira conferência internacional de Learning Analytics and Knowledge (LAK 2011) e,

também, a SoLAR 6(Society for Learning Analytics Research) definem este conceito da seguinte

forma: “Learning analytics is the measurement, collection, analysis and reporting of data about

learners and their contexts, for purposes of understanding and optimising learning and the

environments in which it occurs.”7.

Analytics é um termo genérico para o uso de dados, análise estatística e modelos explicativos

e preditivos para obter resultados e agir em questões complexas. Fazendo parte do universo de

analytics, learning analytics (LA) refere-se a esta utilização no âmbito do processo de

aprendizagem. LA pode ser usada de várias formas, como por exemplo: alertar estudantes,

professores e escolas para a necessidade de haver uma intervenção; promover dados para uma

melhoria do ensino; e permitir a personalização do ambiente de aprendizagem (Brown 2012).

Um relatório da Horizon8 de 2014 inclui LA como sendo uma tecnologia emergente e que

poderá vir a ter um grande impacto, na área das tecnologias educacionais durante o próximo ano

(Johnson, Adams Becker et al. 2014). Também Brown considera que LA é a terceira onda dos

desenvolvimentos em larga escala no que diz respeito a estas tecnologias (Brown 2011).

Este conceito ganha ainda mais ênfase tendo em conta os desenvolvimentos tecnológicos de

hoje em dia, com a existência da internet, computadores, dispositivos móveis e de áreas, como a

aprendizagem online, registos digitais dos alunos, atividades e jogos educativos online. Por

exemplo, assistir a uma aula ou ler um livro não deixam marcas para que mais tarde possam ser

analisadas, mas cada clique, cada interação social ou cada página lida digitalmente deixa uma

marca, que posteriormente poderá ser analisada e aplicada a LA (Long and Siemens 2011).

Brown define os seguintes como os principais elementos de um processo de learning

analytics (Brown 2011):

6 Society for Learning Analytics Research (SoLAR) é uma rede interdisciplinar de investigadores internacionais que

exploram o papel e o impacto da analítica no ensino, aprendizagem, treino e desenvolvimento.

7 http://www.solaresearch.org/mission/about

8 Horizon é um projeto que visa identificar o panorama das tecnologias emergentes na área do ensino, aprendizagem e investigação.


9

Coleção de dados: Esta fase implica o uso de programas, scripts e outros métodos

para reunir os dados necessários. Estes podem ser de uma única fonte ou de várias,

e podem ser estruturados (p.e. logs de um servidor) ou não estruturados (p.e.

mensagens de um fórum);

Análise: Os dados que não estiverem estruturados sofrem geralmente uma

transformação para algum tipo de estrutura. Depois de estruturados todos os dados

sofrem uma combinação de uma análise qualitativa e quantitativa. Os resultados da

análise são normalmente apresentados através de uma combinação de visualizações

(tabelas, gráficos, entre outros);

Aprendizagem dos alunos: Este é o elemento que distingue LA dos outros tipos de

análise. Com LA é possível saber vários elementos sobre a aprendizagem de um

aluno, como por exemplo, que atividades é que o aluno está a fazer, onde gasta a

maior parte do seu tempo, a que conteúdos está a aceder, a forma como comunica

ou a qualidade da sua evolução e os tópicos onde demonstra maior dificuldade. Estes

elementos tanto podem ser individuais como de um grupo ou ambos;

Público-alvo: Os resultados obtidos através de LA podem ser usados para informar

professores e estudantes, que podem assim intervir de forma apropriada mediante o

resultado obtido. Também os administradores de uma instituição podem beneficiar

com este tipo de resultados e assim, intervir a nível institucional;

Intervenção: A razão da aplicação de LA é permitir intervenções adequadas a nível

individual, de um curso, departamento ou instituição. LA pode fazer muito mais do

que apenas identificar estudantes em situação de risco. Pela análise da “marca

digital”, que um aluno deixa quando participa nas mais diversas atividades, é

possível observar o seu progresso em fases específicas de um curso. A

potencialidade de LA é ser capaz de indicar o que está a funcionar e o que não está,

a um nível muito mais específico do que o que é analisado hoje em dia.

Long e Siemens definem os seguintes pontos como alguns dos elementos principais onde

LA pode gerar valor (Long and Siemens 2011):

Pode melhorar decisões administrativas e alocação de recursos organizacionais;

Pode identificar alunos em risco e fornecer dados para ajudar os alunos a alcançar o

sucesso;

Pode dar, através dos dados obtidos e analisados, uma melhor perceção dos sucessos

e desafios de uma instituição;


10

Pode inovar e transformar o sistema de uma instituição, assim como os modelos

académicos e as abordagens pedagógicas;

Pode aumentar a produtividade e eficiência organizacional fornecendo para isso

informação atualizada e em tempo real e que permite uma rápida resposta aos

problemas;

Pode fornecer aos alunos uma visão sobre os seus hábitos de aprendizagem, assim

como, dar recomendações para melhorias.

2.3 Seleção da tecnologia

Como já referido anteriormente, um dos objetivos é a seleção de uma nova tecnologia para

a substituição do Flash. Com esta, deve ser possível no futuro uma fácil migração da solução para

outros ambientes, neste caso os sistemas móveis. Esta tecnologia escolhida irá servir para criar a

aplicação que as crianças usam para resolver exercícios.

A tecnologia escolhida para esta substituição foi o HTML5. Apesar do Flash estar presente

em mais de 98% dos computadores na Web (Adobe 2010), este surgiu na era do PC. Atualmente

estamos na era dos dispositivos móveis em que se tem que ter em conta que existem dispositivos

com menos potência que outros e onde imperam os dispositivos com interface tátil (Apple 2010).

Segundo Steve Jobs os novos standards criados na era dos dispositivos móveis como o HTML5,

vão vencer a batalha com o Flash.

Para um desenvolvimento mais fácil e ágil utilizando o HTML5 foram analisados alguns

motores de jogos que ajudam e permitem um mais rápido desenvolvimento. Para a seleção deste

motor foram analisados três software. Na Tabela 2 é possível verificar as diferenças entre cada

um deles. Todos eles são software que permitem a criação de jogos interativos, jogos estes que

podem ser iguais às atividades que são pretendidas realizar, com todos os seus elementos.


11

Unity9 Construct 2 10 GameMaker11

Exportação HTML 5 - Sim Pago

Necessidade de um Web player para o jogo

correr num browser Sim - -

Criação de jogos 2D Sim Sim Sim

Criação de jogos 3D Sim - Sim

Exportação multiplataforma Pago Pago Pago

Tabela 2: Comparação das diferentes tecnologias

No final da análise, o software escolhido para uma substituição foi o Construct 2. Apesar de

este ser um software simples e que, comparado com os outros, tem menos funcionalidades para o

resultado final pretendido, ou seja, produzir atividades equivalentes às da aplicação já existente,

este é suficiente. A funcionalidade que mais pesou foi a possibilidade de exportação das atividades

para HTML 5, sem ser necessária a instalação de um web player, para estas correrem no browser.

A nível de uma possível migração para uma tecnologia móvel, todos os software analisados

o permitem, mas para todos eles é necessário ou adquirir uma licença ou o pagamento de uma

mensalidade para desenvolvimento. Apesar de esta migração ser possível ainda existem alguns

problemas com algumas componentes do HTML5 nos dispositivos móveis, nomeadamente a

nível de áudio.

2.3.1 Construct 2

Este software é descrito como sendo um criador de jogos em HTML5 em que não é

necessária a escrita de código para a sua programação. A sua base assenta sobre o princípio de

drag and drop sobre objetos, adicionar comportamentos a estes e juntar tudo em eventos.

Na Figura 1 está representada a utilização do software e está a ser utilizada a funcionalidade

de drag and drop, em que os objetos são colocados no layout pretendido.

9 http://unity3d.com/pt

10 www.scirra.com/construct2

11 www.yoyogames.com/studio

http://unity3d.com/pt

http://www.scirra.com/construct2

http://www.yoyogames.com/studio


12

Figura 1: Exemplo utilização Construct 2

Outro dos conceitos deste software é o de não existir escrita de código, esta é substituída por

eventos. Na Figura 2 é possível ver dois eventos criados. O evento 1 simula o toque de um

utilizador num ecrã, do lado esquerdo é representado o trigger para executar um comportamento

que se representa do lado direito, neste caso, mudar de ecrã. Já em relação ao evento 2, este simula

uma animação de uma figura a andar. As ações são realizadas quando o utilizador toca na mascote,

fazendo com que esta se mova e a animação seja iniciada.

Figura 2: Exemplo do ecrã de eventos

Plataforma de suporte a uma aprendizagem personalizada

13

Capítulo 3

Plataforma de suporte a uma

aprendizagem personalizada

Este capítulo irá apresentar todos os detalhes que dizem respeito ao desenvolvimento da

plataforma de suporte a uma aprendizagem personalizada que irá responder aos problemas

identificados no capítulo 1. Em primeiro lugar será apresentada a arquitetura da solução, e em

seguida os distintos módulos que a integram.

Esta plataforma foi implementada utilizando a web framework ASP.NET. Foram também

utilizados o módulo ASP.NET Web APIs, de forma a facilitar o desenvolvimento da API e o

módulo ASP.NET MVC.

3.1 Especificação dos requisitos

Nesta secção é feita uma especificação dos requisitos que definem quais as funcionalidades

da solução. Esta solução foi dividida em três componentes principais, todas elas fazendo parte de

um serviço web. Um componente é uma base de dados que vai suportar todos os modelos criados,

outro uma conjunto de páginas web, onde professores ou encarregados de educação podem

consultar estatísticas sobre o desempenho de um aluno, e por fim uma API, forma pela qual irão

ser recebidos dados vindos de outras aplicações.

Assim, os seguintes foram os requisitos identificados para a solução:


14

Possibilidade de gestão de professores, turmas, alunos e todos os seus dados.

Disponibilização de uma API para a troca de dados com outras aplicações.

Disponibilização de gráficos que permitam uma análise do desempenho de um

aluno.

3.2 Arquitetura da solução

Com os requisitos definidos foi desenhada a arquitetura presente na Figura 3.

Figura 3: Visão geral

O aluno interage, por exemplo com um tablet realizando todas as atividades que a aplicação

disponibiliza, sendo que todos dados gerados na sua utilização são enviados para uma base de

dados, neste caso através de uma API. Estes dados guardados na base de dados podem mais tarde

ser acedidos pelos professores ou encarregados de educação, que podem consultar todas as

estatísticas sobre o desempenho dos seus alunos.

3.2.1 Arquitetura da base dados

Na Figura 4 é possível ver o esquema relacional que representa a base de dados criada. O

elemento principal desta base de dados é a tabela registo, pois é sobre ela que irão ser feitas todas

as consultas para criar as estatísticas que servem de suporte aos professores. Cada um destes

registos tem um exercício associado, que por sua vez pertence a um exame e tem um conteúdo

específico. Cada registo tem ainda associado qual o estudante que o realizou e quais as respostas

que foram dadas.

Base de dados

Aluno

Professor ou Encarregado de Educação

Aplicação multiplaforma

API

Páginas Web


15

Em relação aos estudantes, estes pertencem a uma turma que tem um professor associado.

Existe também associado a um estudante uma tabela com as suas estatísticas e quais os troféus

que este estudante já conquistou na aplicação. Por último existe ainda associado a um estudante

o seu encarregado de educação.


16

Figura 4: Esquema relacional da base de dados

Resposta

IDPK

Valor Turma

IDPK

Nome

Conteúdo

IDPK

Nome

Codigo

Exame

IDPK

Nome

Ano

Area

Exercicio

IDPK

XmlID

Tipo

Registo

IDPK

Data

Correto

TipoResolucao

Estatistica

IDPK

TempoExame

TempoPersonagem

TempoPratica

Estudante

IDPK

Nome

Professor

IDPK

Nome

Trofeu

IDPK

AppID

Descricao

Data

Url

0..*

1

0..*

1

1

0..*0..*

1

1

0..*

0..* 1

1

1

1

0..*

1..*

1

Encarregado de

Educação

IDPK

Nome

1..*

1


17

3.2.2 Métodos da API

Nesta secção irão ser detalhados os métodos mais importantes criados para a comunicação

entre a aplicação e a base de dados, comunicações estas que são todas feitas através de pedidos

simples HTTP, neste caso em JSON. O método principal da API é aquele que recebe toda a

informação dos resultados de uma prova realizada por um estudante, denominado PostResults.

Este método recebe uma mensagem formatada em JSON como a da Figura 5, e faz as verificações

necessárias para associar os novos exercícios ao estudante correspondente.

Figura 5: Exemplo de pedido à API

Esta mensagem tem como atributos o nome do estudante correspondente, se o exercício foi

realizado através de um exame ou através da prática de exercícios por tema, o nome do exame, o

ano, assim como uma lista com os exercícios realizados pelo estudante. Cada um destes exercícios

é identificado por um ID, o tipo do exercício correspondente, a data em que foi realizado, o seu

resultado, isto é, se está correto ou errado, a que área curricular corresponde e ainda a resposta

dada ou uma lista com as respostas dadas, dependendo do tipo de exercício em questão.

São utilizados também métodos para enviar da aplicação para a base de dados, informações

sobre os troféus ganhos e sobre os tempos de utilização da aplicação por parte de cada aluno.

Por outro lado existe o método getContent, que envia do servidor para a aplicação

informação sobre qual a área curricular em que um aluno tem mais dificuldades. Esta área é

identificada comparando a percentagem de resposta certas do aluno em todas as áreas onde este

{ "StudentName":"rui", "Type":"exame", "ExamYear":2013, "ExamName":"1.º ciclo • Língua Portuguesa • 2013 (conteúdo adaptado)", "regs":[

{"Type":1, "Date":1401270464367, "Right":false, "ExerciseID":182, "Content":"cont0", "Answers":[

"destinada a registar as espécies marinhas das ilhas, realizou-se antes de 2007." ]

}, {"Type":2, "Date":1401270464367, "Right":true, "ExerciseID":345, "Content":"cont3", "Answers":[“crocodilo”,”andorinha”,”gato”,”papagaio”,”tubarao”] }

] }


18

já fez pelo menos um exercício. Este é um método bastante simples no que diz respeito às

mensagens envia para cada um dos lados. Para a API é enviado um pedido apenas com o nome

do estudante, e a sua resposta é apenas o código da área curricular identificada como sendo a mais

fraca nesse mesmo aluno.

3.2.3 Análise dos dados – Gráficos gerados

Nesta secção serão apresentados alguns dos gráficos que poderão ser usados por professores

para analisar o desempenho dos seus alunos ou até o seu próprio desempenho. Estes gráficos são

criados tendo em conta todos os registos enviados da aplicação onde se resolvem os exercícios12.

Para a elaboração dos gráficos foi usado o plugin jqplot13.

Nas Figura 6 e Figura 7 é possível ver um gráfico gerado na página de um aluno. Com este

gráfico é possível visualizar o desempenho do aluno em cada uma das áreas curriculares. É

possível ver estes resultados sob a forma do número de respostas certas e errada(Figura 7), assim

como na forma de percentagem de pergunta certas (Figura 6). É também ainda possível visualizar

um gráfico semelhante a este mas agrupado por exame, isto é saber o desempenho de um aluno

num exame específico.

Figura 6: Desempenho de um aluno por conteúdo (percentagem de respostas certas)

12 Estes gráficos são resultado de uma análise preliminar, que deverá evoluir com a contribuição de especialistas na

área da educação,

13 www.jqplot.com

http://www.jqplot.com/


19

Figura 7: Desempenho de um aluno por conteúdo (número repostas certas/erradas)

Ainda na página de um aluno é possível consultar informações como quais os troféus que

este possui, ou qual o tempo que despendeu em cada área da aplicação, isto é, a resolver exame,

a praticar conteúdos ou na área mais lúdica onde cuida da sua mascote virtual.

Passando para uma análise mais geral é também possível ao professor visualizar o

desempenho dos seus alunos ao nível de uma turma. Na Figura 8 podemos ver o desempenho dos

alunos pertencentes à turma 4ºA.

Figura 8: Desempenho de uma turma

Outro exemplo de gráfico é o da Figura 9, onde se pode ver o desempenho dos alunos numa

determinada área numa turma especifica.


20

Figura 9: Desempenho da turma numa área específica

Por fim é possível ainda fazer análises ao nível dos professores em determinado exame. Na

Figura 10 é possível analisar o desempenho dos alunos de cada professor num exame escolhido.

Figura 10: Desempenho dos alunos de cada professor

Aplicação de preparação para os exames de 4º ano

21

Capítulo 4

Aplicação de preparação para os

exames de 4º ano

Neste capítulo é feita a descrição da aplicação desenvolvida como desmonstração das

potencialidades da solução desenvolvida e focada na preparação para os exames nacionais do 4º

ano. Esta aplicação foi desenvolvida utilizando o motor de jogo apresentado no capítulo 2

(Construct 2).

Como já foi referido no capítulo 1, esta aplicação tem em conta a aplicação já existente

criada pela empresa Lusoinfo Multimédia® acrescentada de novas funcionalidades de forma a

corrigir os problemas apresentados. Para esta dissertação apenas foram desenvolvidos os

exercícios correspondentes à componente letiva de língua portuguesa.

Numa primeira fase, foi necessário compreender qual era o objetivo da aplicação, as

funcionalidades necessárias e qual o público a que esta se destinava.

Sendo que este público vão ser crianças a frequentar o 4º ano de escolaridade, as interações

entre a criança e a aplicação têm que ser o mais simples e apelativas possíveis.

Nesta aplicação uma criança vai poder resolver as provas finais oficiais do 1º ciclo desde o

ano 2001 até 2013. Existe ainda um espaço onde uma criança pode criar a sua própria prova

escolhendo uma área curricular que gostaria de praticar.

Por outro lado mais lúdico, uma criança terá um espaço onde poderá interagir com uma

mascote virtual da qual terá que cuidar, isto é, terá de alimentar a sua mascote, brincar com ela e

poderá ainda contar com o seu apoio para a incentivar ao estudo e prática de exercícios.


22

4.1 Mascote virtual

Esta funcionalidade combinada com os elementos de gamification, pretende criar na criança

um incentivo, como forma de esta usar a aplicação para um proveito próprio a nível escolar, mas

também como um divertimento e uma forma de distração. Na Figura 11 é possível ver o ecrã onde

é apresentada a mascote criada para este efeito. Este é o espaço onde uma criança pode cuidar da

sua mascote.

Figura 11: Ecrã da mascote virtual

De forma a aumentar o interesse da criança pela mascote foram criados 3 indicadores que

mostram o estado da mesma, como se pode ver na Figura 12. Foram eles:

Indicador de alimentação: Com este indicador uma criança pode ver se a sua mascote

está ou não com fome. Se o indicador de fome ficar com valores muito baixos, que

é representado pela cor vermelha, a criança não poderá brincar com a sua mascote,

isto é, jogar na aplicação, jogos esses que serão apresentados mais à frente.

Indicador de felicidade: Este é o indicador que representa o estado de felicidade da

mascote. Este indicador aumenta se a criança brinca com a mascote e diminui com

o passar do tempo.

Indicador de estudo: Por fim, este indicador representa se a mascote está a precisar

de estudar. Quando este chega a um determinado nível é feito um pedido à API para

saber qual a área curricular onde a criança está a necessitar de trabalhar mais. Isto


23

vai levar a que uma criança resolva exercícios e pratique, para satisfazer as

necessidades da sua mascote.

Figura 12: Barra de indicadores

Nos anexos é possível consultar as variações dos diversos indicadores e as variáveis que

os alteram.

4.2 Interação com a API

De forma a aplicar o conceito de Learning Analytics, descrito na revisão bibliográfica, foi

criada nesta secção da aplicação uma interação com a base de dados, através da API.

Assim cada vez que a aplicação é iniciada existe um pedido à base de dados para saber qual

a área curricular em que uma criança tem mais dificuldades, consoante os seus resultados

anteriores. Este resultado é guardado, e mais tarde quando o indicador do estudo atinge um nível

baixo é recomendado praticar o respetivo conteúdo.

Este é um elemento muito importante pois vai permitir que cada criança tenha o seu próprio

percurso. Todos os resultados destes exercícios resolvidos pelo aluno são também enviados

através da API para a base de dados, e assim o professor consegue acompanhar o desenvolvimento

dos seus alunos.

Na Figura 13 é possível ver um exemplo de como é feita esta interação entre a aplicação e a

criança. O objetivo é simular que é a própria mascote que tem a necessidade, assim uma criança

tentando satisfazer as necessidades da sua mascote está também a praticar as áreas onde tem mais

dificuldades.


24

Figura 13: Notificação de sugestão de estudo

4.3 Jogos desenvolvidos

Para existir também uma área mais lúdica na aplicação foram criados dois jogos. Um jogo

que serve apenas para distração e divertimento da criança e outro que além disto serve também

para revisão de conteúdos.

Como jogo para distração, foi criada uma réplica do jogo “Flappy Bird”14. Na Figura 14 está

representado o ecrã deste jogo. O objetivo é apanhar o maior número de moedas e não deixar o

avião embater nos objetos que vão aparecendo. Estas moedas apanhadas são adicionadas às

moedas da aplicação e podem ser usadas na loja.

Figura 14: Ecrã Jogo 1

14 https://play.google.com/store/apps/details?id=com.dotgears.flappybird


25

Como segundo jogo, foi criado uma espécie de “Quem Quer Ser Milionário”15. Este é um

jogo onde um aluno tem que responder a perguntas de escolha de múltipla, subindo de nível

sempre que a reposta é correta, até tentar atingir a pergunta final. Na Figura 15 está representado

o ecrã onde uma criança visualiza o nível em que se encontra e onde pode decidir se quer ou não

desistir. As perguntas apresentadas neste jogo são obtidas do ficheiro XML já falado, mas apenas

são apresentadas as que são de escolha múltipla (Tipo 1).

Figura 15: Ecrã jogo 2

4.4 Conceitos da aplicação de Gamification

Como já referido anteriormente, de forma a tornar o estudo e trabalho de uma criança mais

atrativo e estimulante foram introduzidos nesta aplicação alguns conceitos de gamification.

Seguindo os elementos identificados na revisão bibliográfica deste trabalho foram aplicados os

seguintes:

Pontos (Moedas): Os pontos foram inseridos na aplicação como forma de uma

recompensa que uma criança recebe por completar determinadas tarefas (por

exemplo, resolver um exercício correto, conquistar um troféu, terminar um jogo).

15 http://www.ukgameshows.com/ukgs/Who_Wants_to_be_a_Millionaire%3F


26

Neste caso, estes pontos são oferecidos em forma de moeda, que a criança poderá

usar para adquirir objetos como será explicado adiante. Na Figura 16 é possível ver

como estas moedas são representados.

Figura 16: Exemplo representação das moedas

Troféus: Este elemento é um dos mais importantes, pois é aquele que irá ser usado

para distinguir as crianças entre elas, isto é, servirá para criar uma tabela de líderes,

que criará competição entre crianças, por exemplo da mesma turma. Os troféus são

um elemento difícil de conquistar, pois requere a execução de um conjunto de tarefas

existindo por isso, uma recompensa na forma de moedas quando a criança o

conquista. Na Figura 17, é possível visualizar a página onde os troféus que uma

criança possui são identificados. É possível ver que os troféus identificados com as

letras A e B, já forma conquistados pela criança, enquanto o troféu C ainda não. A

diferença entre o troféu A e B é o facto de no troféu A as moedas que este oferece

como recompensa já terem sido reclamadas, enquanto no troféu B ainda é possível

reclamar 30 moedas. Estes valores de recompensa são maiores consoante a

dificuldade em conquistar o respetivo troféu.

Figura 17: Ecrã dos troféus

A

B

C


27

Bens virtuais: Os bens virtuais são elementos que podem ser adquiridos usando as

moedas conquistadas. Estes tanto podem ser comida, que uma criança compra para

cuidar da sua mascote, como objetos para decorar o espaço onde esta se encontra.

Na Figura 18, pode ser visto o ecrã onde estes bens podem ser adquiridos.

Figura 18: Ecrã da loja

Tabela de líderes: Este é o único elemento social aplicado. Esta tabela serve para

incluir na aplicação e na criança um espírito competitivo, que incentive a criança a

resolver mais exercícios, e a praticar mais de forma a se destacar dos seus colegas.

Na Figura 19 é possível ver o ecrã criado para este efeito.

Figura 19: Ecrã tabela líderes de uma turma


28

4.5 Detalhes da aplicação

Uma vez que a aplicação criada pela Lusoinfo Multimédia® já continha mais de 600

perguntas oficiais de exames nacionais, foi reaproveitado o ficheiro que as continha. Assim com

a utilização deste ficheiro que está em XML, foi possível de uma forma simples o carregamento

dinâmico de cada prova no momento em qua cada uma é escolhida. Na Figura 20 é possível ver

o exemplo de como é representado um exercício no ficheiro XML. Um atributo que foi muito

importante para todo o desenvolvimento e que deve ser notado é o atributo conteúdo. Com este

atributo é definido o conteúdo curricular a que corresponde o exercício em questão e que será

muito importante para a componente de criar um ensino personalizado para cada criança.

Figura 20: Exemplo de exercício no XML

De forma a não sobrecarregar a aplicação com todas as provas guardadas em memória, no

arranque da aplicação e aproveitando o momento de loading de todos os objetos gráficos são

criados alguns arrays onde são colocados o número de identificação de cada pergunta. No

momento da realização de cada exercício o procedimento é apenas ir ao array correspondente

buscar o identificador do exercício e utilizando esse valor ir ao XML buscar o exercício completo,

sendo depois apresentado ao utilizador.

4.5.1 Tipos de recursos educativos digitais

Devido à diversidade dos recursos educativos digitais disponibilizados pela empresa, foi

necessário criar vários tipos de mecânicas de jogo, instanciadas com o conceito de exercício,

típico da sala de aula. Nas figuras seguintes são apresentados os diferentes tipos de exercícios

criados:

Tipo 1 (Figura 21): Pergunta de escolha múltipla.


29

Figura 21: Ecrã tipo 1

Tipo 2 (Figura 22): Ordenação de palavas.


Tipo 3 (Figura 23): Fazer correspondência de expressões.


30


Tipo 4 (Figura 24): Arrastar e largar expressões para o local correto.


Tipo 5 (Figura 25): Preencher espaços no meio da frase.


31


Tipo 6 (Figura 26): Preencher espaços no início da frase.


Tipo 7 (Figura 27): Preenchimento de espaços, formato especial.


32


Tipo 8 (Figura 28): Verdadeiro ou falso.


4.5.2 Notificações

Outra das funcionalidades implementada foram as notificações. Assim quando uma criança

ganha um troféu é disputada uma notificação para avisar do troféu ganho, é possível ver um

exemplo de uma notificação na Figura 29.


33

Figura 29: Ecrã com notificação

4.6 Demonstração

Nesta secção é feita uma pequena demonstração de como todos os componentes se

relacionam e interagem. Será mostrado como funciona todo o processo desde que um aluno

resolve um exercício até quando o professor pode tirar conclusões sobre o seu rendimento. Nesta

demonstração apenas serão mostrados os ecrãs mais importantes e aqueles que ainda não foram

apresentados anteriormente.

Para efeito de demonstração o aluno que irá resolver a prova chamar-se-á João Pedro. O

primeiro passo de um aluno para resolver uma prova é escolher o ano da prova que quer realizar

(Figura 30).


34

Figura 30: Escolha do ano da prova

De seguida, um aluno começa a resolver a prova escolhida. Na parte de baixo do ecrã são

apresentados os exercícios para se poder navegar livremente. São identificados aqueles que já

foram respondidos com uma marcação diferente (Figura 31).

Figura 31: Resolução dos exercícios

No final da prova é apresentado ao aluno um ecrã onde pode consultar qual o ser resultado

e quais as respostas onde acertou ou errou (Figura 32), neste exemplo apenas foram respondidas

4 perguntas, 3 de forma errada e 1 de forma correta. É neste momento que toda a informação da

prova é enviada para o servidor, através do método já apresentado.


35

Figura 32: Ecrã com resultado da prova

Durante a resolução desta prova foram ainda recebidos dois troféus por parte do aluno. Um

por ter resolvido o seu 1º exercício e outro por ter terminado a sua 1ª prova.

Terminada a prova o aluno pode agora explorar as outras áreas da aplicação. Nomeadamente

a loja onde poderá comprar itens para a sua mascote, recebendo também neste caso um troféu por

comprar pela 1ª vez comida. Para a demonstração foi apenas comprada uma peça de fruta. Na

Figura 33 é possível ver o item comprado num ambiente que representa a cozinha, onde o aluno

com o movimento de arrastar e largar poderá alimentar a sua mascote. Também é possível ver na

mesma figura as barras de indicadores.

Figura 33: Ecrã de cozinha

Depois de se divertir um pouco com os jogos e a sua mascote, o João Pedro pode ainda

praticar uma área onde sinta que tem dificuldades, na Figura 34 é possível ver o ecrã onde se pode

escolher uma área para praticar. Todos os exercícios resolvidos nesta área são também enviados

para a bases de dados.


36

Figura 34: Ecrã de praticar

Pelo lado do professor é agora possível visualizar numa página web todos os dados

produzidos pelo João Pedro. Na Figura 35 está representada uma página de um aluno, onde é

possível ver os seus troféus, o gráfico do seu desempenho e ainda um gráfico que indica os tempos

de utilização do aluno em cada uma das partes da aplicação (exames, praticar e jogar).


37

Figura 35: Página completa de um aluno

Com uma amostra de dados maior é possível por parte de um professor tirar conclusões em

relação ao desempenho de uma aluno. Outras análises podem ainda ser feitas como já

demonstrado na secção da análise de gráficos deste relatório. Conclusões por exemplo de como o

João Pedro está em relação a uma turma, quais as áreas onde tem mais dificuldades, entre outras.

Conclusão e Trabalho Futuro

38

Capítulo 5


A revisão bibliográfica feita sobre os conceitos de gamification e learning analytics foi um

passo muito importante nesta dissertação pois permitiu identificar quais os melhores processos

para aplicar estes conceitos na plataforma. No final desta dissertação foi alcançado um protótipo

funcional, focado no desenvolvimento de uma aplicação para a preparação dos alunos do 4º ano

para os exames nacionais.

A solução desenvolvida integra um serviço web que engloba uma API e a disponibilização

de páginas web para, por parte dos professores poder haver uma constante análise do desempenho

dos seus alunos e com isto tirar algumas conclusões académicas, assim como uma base de dados

que suporta todos os modelos. A API serve como forma de comunicação entre a base de dados

desta aplicação web e a aplicação multiplataformas que foi criada a partir do software Construct

2. Com esta aplicação multiplataforma é possível aos alunos rever e consolidar conhecimentos

tendo como funcionalidades principais a possibilidade de integrar um conjunto diversificado de

recursos educativos e ter um espaço lúdico para aprendizagem onde um aluno pode cuidar de uma

mascote virtual, como forma de motivação. Esta mascote tem ainda uma interação com a criança

sugerindo áreas curriculares onde esta pode melhorar o seu desempenho, a partir do seu registo

de aprendizagem, o que permite lhe permite ter um ensino personalizado e individualizado

consoante as suas dificuldades.

Em relação à utilização do Construct 2 como ferramenta para a criação da aplicação

multiplataforma e que foi utilizado como forma de substituição do Flash, pode-se concluir que de

momento esta ferramenta apesar de permitir desenvolver uma aplicação com as mesmas

funcionalidades, ainda carece de algumas funcionalidades no que diz respeito a componentes

gráficos e textuais. Não foi possível testar a componente de exportação para várias plataformas,

pois era necessária uma licença pelo que apenas foi testada uma aplicação para Windows.


39

Visto que a abordagem a este tema visou atingir o maior número de componentes e não o

desenvolvimento de apenas uma componente a fundo, no futuro existem algumas partes onde a

plataforma pode ser melhorada. Nomeadamente:

Páginas web: Melhoramento dos gráficos criados para análise de desempenho dos

alunos. Estes gráficos poderiam ser melhorados com a ajuda de um especialista na

área da educação. Com esta ajuda era possível identificar quais as melhores métricas

onde se pode fazer uma análise credível do ponto de vista pedagógico.

API: Melhoramento da API criada com vista a introduzir mecanismos de segurança.

Como esta plataforma é apenas um protótipo não foi criado qualquer tipo de

mecanismo de login, mecanismo este que seria essencial para a comunicação com a

API.

Aplicação móvel: Nesta aplicação o que pode ser melhorado tem a ver com as

componentes gráficas, como por exemplo, a criação de mais tipos de troféus, a

criação de mais elementos para a loja da mascote e a criação de outras áreas onde a

mascote pode interagir. Em relação à mascote podem ainda ser criados outros

indicadores, como por exemplo o sono da mesma.

Troféus

41

Anexo A

Troféus

6.1 ID 1

Troféu ganho ao completar o 1º exercício.

Recompensa: 20 Moedas

6.2 ID 2

Troféus

42

Troféu ganho ao completar 10 provas.


6.3 ID 3

Troféu ganho ao completar uma prova 100% correta.


6.4 ID 4

Troféu ganho ao completar 10 exercícios.


Troféus

43

6.5 ID 5

Troféu ganho ao comprar pela 1ª vez comida.


6.6 ID 6

Troféu ganho ao completar a 1ª prova.


.

Moedas

45

Anexo B

Moedas

Tarefa Moedas ganhas

Por cada exercício correto 1

Por cada prova terminada 5

Reclamar troféu 1 20






Por cada moeda ganha no jogo 1 1

Número de moedas ganhas no jogo 2 Varia

Variação dos indicadores

46

Anexo C


Nesta secção são apresentadas quais as ações que fazem variar os indicadores e qual o seu

impacto no indicador. Todos os indicadores vão de 0 a 100 unidades.

8.1 Fome

Ação Variação

Por cada 15 minutos com a aplicação aberta -10

Por cada hora com a aplicação fechada -2

Por cada jogo iniciado -20

Por cada exame realizado -10

Por cada item comido Varia consoante o item

8.2 Felicidade

Ação Variação



Por cada jogo iniciado +10

Por cada exame realizado +10

Por cada item comido + 5


47

8.3 Estudo

Ação Variação



Por cada exame realizado +30

Por cada jogo iniciado -10

Referências

49

Referências

Adobe (2010). "Open Access to Content and Applications." Retrieved 5-03-2014, 2014, from http://blogs.adobe.com/conversations/2010/02/open_access_to_content_and_app.html#comment-2137153.

Apple (2010). "Thoughts on Flash." Retrieved 5-03-2014, 2014, from http://www.apple.com/hotnews/thoughts-on-flash/.

Brown, M. (2011). Learning Analytics: The Coming Third Wave, EDUCAUSE Learning Initiative.

Brown, M. (2012). Learning Analytics: Moving from Concept to Practice.

Deterding, S., et al. (2011). "Gamification: Toward a Definition." CHI 2011 Gamification Workshop Proceedings: 12-15.

Erenli, K. (2012). The impact of gamification: A recommendation of scenarios for education. Interactive Collaborative Learning (ICL), 2012 15th International Conference on.

Gartner (2011). "Gartner Says By 2015, More Than 50 Percent of Organizations That Manage Innovation Processes Will Gamify Those Processes." Retrieved 30-01-2014, 2014, from http://www.gartner.com/newsroom/id/1629214.

Groh, F. (2012). Gamification: State of the Art Definition and Utilization. Proceedings of the 4th Seminar on Research Trends in Media Informatics: 39-46.

Huang, W. and D. Soman (2013). A Practitioner's Guide To Gamification of Education, Rotmam School of Management.

Johnson, L., et al. (2014). "The NMC Horizon Report: 2014 Higher Education Edition."

Lee, J. and J. Hammer (2011). "Gamification in Education: What, How, Why Bother?" Academic Exchange Quarterly 15(2).

Long, P. and G. Siemens (2011). "Penetrating the Fog: Analytics in Learning and Education." EDUCAUSE Review 46(5): 30-32.

Sousa, H., et al. (2013). Análise Preliminar dos Resultados: Provas Finais de ciclo Exames Finais Nacionais 2013, GAVE.

http://blogs.adobe.com/conversations/2010/02/open_access_to_content_and_app.html#comment-2137153

http://blogs.adobe.com/conversations/2010/02/open_access_to_content_and_app.html#comment-2137153

http://www.apple.com/hotnews/thoughts-on-flash/

http://www.gartner.com/newsroom/id/1629214

Documents

Plataforma de suporte a uma aprendizagem personalizada ... · individualização do ensino e o registo e monotorização da aprendizagem de um aluno do 1.º ciclo, como caso de teste